精品解析：山东省淄博临淄中学2023-2024学年高二下学期第一次月考物理试题

临淄中学2023-2024第二学期阶段性检测高二物理 （2024、1） 一、单项选择题（本题共 8小题， 每小题3分） 1. 图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A. 按下按钮过程和松开按钮的过程中，流过门铃的电流方向是一样的 B. 松开按钮过程，螺线管P端电势较高 C. 按住按钮不动，门铃依然会响 D. 按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电流 2. 已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，其中为正弦交流电一部分，将 一个多用电表(已调至交变电流电流挡)与这个电阻元件串联，则多用电表的读数为 A. 4A B. C. D. A 3. 如图所示，矩形单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入有界匀强磁场，第二次以速度3v匀速进入同一磁场。则第一次与第二次进入过程中，（　　） A. 外力做功的功率之比为 B. 线圈中电流之比为 C. 通过线圈的电量之比为 D. 线圈中产生的热量之比为 4. 如图为远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，R为输电线的等效电阻。保持交流发电机输出电压不变，若电压表示数变小，下列判断正确的是（　　） A. 电流表示数变小 B. 降压变压器原副线圈两端的电压之比变小 C. 升压变压器输出电压变小 D. 输电线损失的功率变大 5. 如图所示，铜制闭合线圈C被绝缘轻线竖直悬吊于天花板上，当金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨运动时（导轨电阻不计），下列说法正确的是（　　） A. ab向右做匀速运动时闭合线圈C将被螺线管吸引 B. ab向右做加速运动时闭合线圈C将被螺线管排斥 C. ab向右做减速运动时闭合线圈C将被螺线管排斥 D. ab向左做减速运动时闭合线圈C将被螺线管排斥 6. 如图所示，A1、A2为两只相同灯泡，A1与一理想二极管D连接，线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是（　　） A 闭合开关S后，A1会逐渐变亮 B. 闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同 C. 断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭 D. 断开S的瞬间，a点的电势比b点低 7. 如图所示，MN、PQ是水平方向的匀强磁场的上下边界，磁场宽度为L．一个边长为a的正方形导线框（L>2a）从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行．线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如右图所示，则线框从磁场中穿出过程中线框中感应电流i随时间t变化的图象可能是以下的哪一个（ ） A. B. C. D. 8. 如图所示，固定金属圆环半径为L，在金属圆环四个面积均等区域中有两个区域分别存在方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场。长为L的导体棒OA一端与圆环中心O点重合，另一端与圆环接触良好，在圆环和O点之间接一定值电阻R，其它电阻不计。当导体棒以角速度绕O点在纸面内匀速转动时，回路中产生的交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题（本题4小题， 每小题4分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。 全部选对的得4分， 选对但不全的得2分，有选错的得0分） 9. 当线圈中的电流随时间变化时，线圈产生的磁场也会变化，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。下列关于涡流的应用说法正确的是（　　） A. 图1中当线圈中通以周期性变化的电流时，金属中产生涡流使金属熔化 B. 图2中铁质锅换成陶瓷锅，其加热效果与铁质锅一样 C. 图3中探雷器遇见金属时，金属中涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警 D. 图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们都同时从铝管下端管口落出 10. 如图所示，金属框abcd竖直放置且足够长，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中。当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后（　　） A. 导体棒ef一定做减速运动 B. 导体棒ef加速度可能大于g C. 导体棒ef最终的速度与S闭合的时刻无关 D. 导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒 11. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ和固定不动的金属棒MN，线圈L1、L2绕在同一个铁芯上，PQ棒所在区域有垂直轨道平面向下的匀强磁场，当PQ在外力的作用下运动时，MN中有从M到N的电流，则PQ所做的运动可能是（　　） A. 向右加速运动 B. 向左加速运动 C. 向右减速运动 D. 向左减速运动 12. 如图，甲、乙是两个完全相同的闭合导线线框， a、b是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域，只是a区域到地面的高度比b高一些。甲、乙线框分别从磁场区域的正上方距地面相同高度处同时由静止释放，穿过磁场后落到地面。下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直。以下说法不正确的是（　　） A. 甲乙两框同时落地 B. 乙框比甲框先落地 C. 落地时甲乙两框速度相同 D. 穿过磁场的过程中甲线框中通过的电荷量小于乙线框 三、实验题 13. 在“探究楞次定律”的实验中。某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流方向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图甲中的b位置。 （1）现将电流计的两接线柱与图乙中线圈的两个接线柱连接（A与C连接，B与D连接），将磁铁N极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向为___________（选填“向上”或“向下”，线圈中的原磁通量___________（选填“变大”或“减小”），你所看到的指针___________（选填“不偏”、“向a位置偏转”或“向b位置偏转”）。 （2）若将电流计的A、B接线柱分别与图丙中线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图甲中a所示，则磁铁的Q端是___________（选填“N”或“S”）极。 14. 某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系实验中，采用了可拆式变压器，铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，如图所示： （1）下列说法正确的是______ A．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源 B．变压器中铁芯是整块硅钢 C．保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响 D．变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈 （2）实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如下，由数据可知一定是______线圈的匝数（填“原”或“副”） 根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原副线圈两端电压与匝数的关系：______。 匝 匝 （3）学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同，结合以上实验结论，应将较细的线圈作为______线圈。（填“原”或“副”） 四、计算题： 15. 如图所示，ab=25 cm，ad=20 cm，匝数为50匝矩形线圈。线圈总电阻r=1 Ω，外电路电阻R=9 Ω，磁感应强度B=0.4 T，线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度50 rad/s匀速转动。求： （1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式； （2）电流表的读数和R两端的电压； （3）线圈由如图位置转过30°的过程中，流过R的电量q。 16. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻为，升压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与阻值的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，求： （1）输电线上损失的功率； （2）发电机输出电压的有效值。 17. 如图，竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ，有一垂直穿过导轨平面的匀强磁场，导轨上端M与P间有一阻值R＝0.40Ω的电阻，质量为0.01kg、电阻为r＝0.30Ω的金属棒ab紧贴导轨自由下滑，其下滑距离与时间的关系如下表，导轨电阻不计。（g＝10m/s2） 时间t（s） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 下滑距离s（m） 0 0.1 0.3 0.7 1.4 2.1 2.8 3.5 （1）当t＝0.6s时，重力对金属棒做功的功率； （2）金属棒在0.6s内，电阻R上产生的热量； （3）从开始运动到0.5s的时间内，通过金属棒的电荷量。 18. 汽车的减震器可以有效抑制车辆振动。某同学设计了一个利用电磁阻尼的减震器，在振子速度较大时用安培力减震，速度较小时用弹簧减震，其简化的原理如图所示。匀强磁场宽度为，磁感应强度，方向垂直于水平面。一轻弹簧处于水平原长状态垂直于磁场边界放置，右端固定，左端恰与磁场右边界平齐，劲度系数为。一宽为L，足够长的单匝矩形硬金属线框固定在一小车上（图中未画出小车），右端与小车右端平齐，二者的总质量为，线框电阻为。使小车带着线框以的速度沿光滑水平面，垂直磁场边界正对弹簧向右运动，边向右穿过磁场区域后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内。 （1）求线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小； （2）求小车向右运动过程中线框中产生的焦耳热和弹簧的最大压缩量； （3）通过增加线框的匝数（质量的增加量忽略不计）可以增大安培力作用。若匝数增为，小车的初速度增为，小车最终能停下来并保持静止吗？若能，求停下来并保持静止的位置；若不能，求小车最终的速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 临淄中学2023-2024第二学期阶段性检测高二物理 （2024、1） 一、单项选择题（本题共 8小题， 每小题3分） 1. 图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A. 按下按钮过程和松开按钮的过程中，流过门铃的电流方向是一样的 B. 松开按钮过程，螺线管P端电势较高 C. 按住按钮不动，门铃依然会响 D. 按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电流 【答案】B 【解析】 【详解】AB．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故B正确，A错误； C．按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电流，电铃不会响，故C错误； D．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，故D错误。 故选B。 2. 已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，其中为正弦交流电一部分，将 一个多用电表(已调至交变电流电流挡)与这个电阻元件串联，则多用电表的读数为 A. 4A B. C. D. A 【答案】B 【解析】 【详解】根据交变电流有效值的定义可得 解得 故选B. 【点睛】有效值的定义为：把直流电和交流电分别通过两个相同的电阻器件，如果在相同时间内它们产生的热量相等，那么就把此直流电的电压、电流作为此交流电的有效值．对于正弦交变电流最大值是有效值的倍． 3. 如图所示，矩形单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入有界匀强磁场，第二次以速度3v匀速进入同一磁场。则第一次与第二次进入过程中，（　　） A. 外力做功的功率之比为 B. 线圈中电流之比为 C. 通过线圈的电量之比为 D. 线圈中产生的热量之比为 【答案】B 【解析】 【详解】A．因为线框匀速运动，则外力做功的功率与焦耳热的功率相等，设线框电阻为R，磁感应强度为B，线框边长为L，依题意两次功率之比为 故A错误； B．设线框电阻为R，磁感应强度为B，线框边长为L，根据欧姆定律两次电流之比为 故B正确； C．通过导体横截面的电量为q，则有 据前面分析有 时间之比依题意有 可知电量之比为，故C错误； D．据前面分析，两次产生的焦耳热之比为 故D错误。 故选B。 4. 如图为远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，R为输电线的等效电阻。保持交流发电机输出电压不变，若电压表示数变小，下列判断正确的是（　　） A. 电流表示数变小 B. 降压变压器原副线圈两端的电压之比变小 C. 升压变压器输出电压变小 D. 输电线损失的功率变大 【答案】D 【解析】 【详解】AD．电压表示数变小，说明降压变压器的次级电压减小，则初级电压减小，因保持交流发电机输出电压不变，则升压变压器的初级电压不变，次级电压不变，可知导线上的电压损失变大，即导线上的电流变大，输电线损失的功率变大，电流表的示数变大，选项A错误D正确； B．降压变压器原副线圈两端的电压之比等于匝数之比，则降压变压器原副线圈两端的电压之比不变，选项B错误； C．升压变压器输出电压由匝数比和输入电压决定，则升压变压器输出电压不变，选项C错误； 故选D。 5. 如图所示，铜制闭合线圈C被绝缘轻线竖直悬吊于天花板上，当金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨运动时（导轨电阻不计），下列说法正确的是（　　） A. ab向右做匀速运动时闭合线圈C将被螺线管吸引 B. ab向右做加速运动时闭合线圈C将被螺线管排斥 C. ab向右做减速运动时闭合线圈C将被螺线管排斥 D. ab向左做减速运动时闭合线圈C将被螺线管排斥 【答案】B 【解析】 【详解】A．ab向右做匀速运动时导体棒中产生恒定的电流，所以通电螺线管中产生匀强磁场，闭合线圈C中无感应电流，闭合线圈C不受安培力，不会被螺线管吸引，故A错误； B．ab向右做加速运动时ab棒中产生a至b的电流，产生的感应电流和感应电动势均增加，螺线管产生的磁场增大，穿过线圈C中的磁通量增大，所以圆环C远离通电螺线管，以阻碍磁通量的增加，所以闭合线圈C将被螺线管排斥，故B正确； C．ab向右做减速运动时产生的感应电流和感应电动势均减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过线圈C中的磁通量减小，所以圆环C靠近通电螺线管，以阻碍磁通量的减小，所以闭合线圈C将被螺线管吸引，故C错误； D．ab向左做减速运动时产生的感应电流和感应电动势均减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过线圈C中的磁通量减小，所以圆环C靠近通电螺线管，以阻碍磁通量的减小，所以闭合线圈C将被螺线管吸引，故D错误； 故选B。 6. 如图所示，A1、A2为两只相同灯泡，A1与一理想二极管D连接，线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关S后，A1会逐渐变亮 B. 闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同 C. 断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭 D. 断开S的瞬间，a点的电势比b点低 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意，由图可知，二极管所加的是正向电压，故闭合开关S后，A1会立刻变亮，故A错误； B．闭合开关S稳定后，由于线圈L的直流电阻不计，故A1将熄灭、A2变得更亮，故B错误； CD．断开S的瞬间，由于L中的电流不能流过D，故A2、A1都将熄灭，此时b点电势高于a点，故C错误，D正确。 故选D。 7. 如图所示，MN、PQ是水平方向的匀强磁场的上下边界，磁场宽度为L．一个边长为a的正方形导线框（L>2a）从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行．线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如右图所示，则线框从磁场中穿出过程中线框中感应电流i随时间t变化的图象可能是以下的哪一个（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知，线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如图（乙）所示，由法拉第电磁感应定律可知，线框匀速进入磁场，由于L＞2a，当完全进入磁场后，因磁通量不变，则没有感应电流，线框只受到重力，使得线框速度增加，当出磁场时，速度大于进入磁场的速度，由法拉第电磁感应定律可知，出磁场的感应电流大于进磁场的感应电流，导致出磁场时的安培力大于重力，导致线框做减速运动，根据牛顿第二定律，BIL-mg=ma，则做加速度在减小的减速运动，故B正确，ACD错误；故选B． 【点睛】由题意可知，线框进入磁场时，做匀速直线运动，根据L＞2a，则可知，出磁场时，速度与进入磁场的速度相比较，从而确定线框的运动性质，进而由法拉第电磁感应定律，可求得感应电流的大小如何变化，即可求解． 8. 如图所示，固定金属圆环半径为L，在金属圆环的四个面积均等区域中有两个区域分别存在方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场。长为L的导体棒OA一端与圆环中心O点重合，另一端与圆环接触良好，在圆环和O点之间接一定值电阻R，其它电阻不计。当导体棒以角速度绕O点在纸面内匀速转动时，回路中产生的交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】导体棒切割磁感线产生感应电动势为 根据题意导体棒在转动一周的时间T过程中只有一半的时间切割磁感线产生感应电流，所以有 解得 故选C。 二、多项选择题（本题4小题， 每小题4分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。 全部选对的得4分， 选对但不全的得2分，有选错的得0分） 9. 当线圈中的电流随时间变化时，线圈产生的磁场也会变化，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。下列关于涡流的应用说法正确的是（　　） A. 图1中当线圈中通以周期性变化的电流时，金属中产生涡流使金属熔化 B. 图2中铁质锅换成陶瓷锅，其加热效果与铁质锅一样 C. 图3中探雷器遇见金属时，金属中涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警 D. 图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们都同时从铝管下端管口落出 【答案】AC 【解析】 【详解】A．图1中当线圈中通以周期性变化的电流，使金属中产生涡流，利用涡流生热使金属熔化，故 A正确； B．图2中若把铁质锅换成陶瓷锅，这种材料不能产生涡流，不具有加热效果，故B错误； C．图3中探雷器遇见金属时，金属会感应出涡流，涡流磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警，故C正确； D．小圆柱在无缝铝管中下落时，产生电磁感应，阻力很大，阻碍磁体与导体间的相对运动；小圆柱在有竖直裂缝的铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，但对小圆柱产生向上的阻力较小，所以小圆柱穿越无缝管的时间比穿越有缝管的时间长，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，金属框abcd竖直放置且足够长，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中。当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后（　　） A. 导体棒ef一定做减速运动 B. 导体棒ef的加速度可能大于g C. 导体棒ef最终的速度与S闭合的时刻无关 D. 导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．当ef从静止下滑一段时间后闭合S，ef将切割磁感线产生感应电流，受到竖直向上的安培力，若安培力大于重力，则导体棒做减速运动；若安培力等于重力，则导体棒做匀速运动；若安培力小于重力，则导体棒做加速运动；选项A错误； B．若安培力大于2mg，合力向上，由牛顿第二定律得知，ef的加速度大小大于g，选项B正确； C．闭合S，经过一段时间后，ef棒达到稳定速度时一定做匀速运动，由平衡条件得 则得 可见稳定时速度v是定值，与开关闭合的先后无关，故C正确； D．在整个过程中，只有重力与安培力做功，因此棒的机械能与电路中产生的电能之和一定守恒，故D正确。 故选BCD。 11. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ和固定不动的金属棒MN，线圈L1、L2绕在同一个铁芯上，PQ棒所在区域有垂直轨道平面向下的匀强磁场，当PQ在外力的作用下运动时，MN中有从M到N的电流，则PQ所做的运动可能是（　　） A. 向右加速运动 B. 向左加速运动 C. 向右减速运动 D. 向左减速运动 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】MN中有从M到N的电流，由楞次定律可知，线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小，或向下增加；再由右手定则可知PQ可能是向左加速运动或向右减速运动； 故选BC。 12. 如图，甲、乙是两个完全相同的闭合导线线框， a、b是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域，只是a区域到地面的高度比b高一些。甲、乙线框分别从磁场区域的正上方距地面相同高度处同时由静止释放，穿过磁场后落到地面。下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直。以下说法不正确的是（　　） A. 甲乙两框同时落地 B. 乙框比甲框先落地 C 落地时甲乙两框速度相同 D. 穿过磁场的过程中甲线框中通过的电荷量小于乙线框 【答案】ACD 【解析】 【详解】C．根据 可得，乙线框进入磁场时速度较大，根据 可得 可知，乙线框进入磁场时所受到可安培力较大，因为两个线框完全相同，所以安培力对乙做的负功较多，产生的热量较多，重力做功的一部分转化为导线的动能，一部分转化为导线穿过磁场产生的热量，根据能量守恒，可知甲线圈落地时的动能较大，速度较大，C错误； D．根据 解得 可知，穿过磁场的过程中两线框中通过的电荷量相等，D错误； AB．根据动量定理，有 得 电荷量相同，甲的速度大，所以甲重力作用的时间长，则乙先落地，A错误，B正确。 本题选不正确的，故选ACD。 三、实验题 13. 在“探究楞次定律”的实验中。某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流方向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图甲中的b位置。 （1）现将电流计的两接线柱与图乙中线圈的两个接线柱连接（A与C连接，B与D连接），将磁铁N极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向为___________（选填“向上”或“向下”，线圈中的原磁通量___________（选填“变大”或“减小”），你所看到的指针___________（选填“不偏”、“向a位置偏转”或“向b位置偏转”）。 （2）若将电流计的A、B接线柱分别与图丙中线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图甲中a所示，则磁铁的Q端是___________（选填“N”或“S”）极。 【答案】 ①. 向下 ②. 减少 ③. 向b位置偏转 ④. S 【解析】 【详解】（1）[1][2][3]将磁铁N极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向向下，线圈中的原磁通量减小，根据楞次定律，可知D端为感应电动势的正极，A与C连接，B与D连接，电流从B流入，指针向b位置偏转。 （2）[4]指针向a位置偏转，则电流从A流入，E为感应电动势的正极，根据安培定则可知，感应电流的磁场向上，根据楞次定律可知，磁铁的Q端是S极。 14. 某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中，采用了可拆式变压器，铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，如图所示： （1）下列说法正确的是______ A．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源 B．变压器中铁芯是整块硅钢 C．保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响 D．变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈 （2）实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如下，由数据可知一定是______线圈的匝数（填“原”或“副”） 根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原副线圈两端电压与匝数的关系：______。 匝 匝 （3）学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同，结合以上实验结论，应将较细的线圈作为______线圈。（填“原”或“副”） 【答案】 ①. C ②. 副 ③. 原、副线圈两端电压U与匝数N成正比 ④. 原 【解析】 【详解】（1）[1]A．变压器改变的是交流电压，因此原线圈不能接低压直流电源，选项A错误； B．因为变压器的工作原理是电磁感应，如果变压器铁芯是用整块铁芯，则在电磁的作用下，会产生很大的涡流发热，当热量达到一定程度时，会损坏铁芯和线圈，故不能用整块硅钢，选项B错误； C．研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，选项C正确； D．变压器的工作原理是电磁感应现象，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，而不是靠铁芯导电来传输电能，选项D错误。 故选C。 （2）[2]为保证实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故由数据可知一定是副线圈的匝数； [3]由表可知，原、副线圈两端电压与匝数成正比，则 （3）[4]理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。 四、计算题： 15. 如图所示，ab=25 cm，ad=20 cm，匝数为50匝的矩形线圈。线圈总电阻r=1 Ω，外电路电阻R=9 Ω，磁感应强度B=0.4 T，线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度50 rad/s匀速转动。求： （1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式； （2）电流表的读数和R两端的电压； （3）线圈由如图位置转过30°的过程中，流过R的电量q。 【答案】（1）；（2）；；（3） 【解析】 【详解】（1）此位置为峰值面，故从此位置开始计时瞬时值表达式为 （2）电流表和R两端的电压都为有效值 所以电流表的读数为 R两端的电压为 （3）由公式 ，， 得到 16. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻为，升压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与阻值的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，求： （1）输电线上损失的功率； （2）发电机输出电压的有效值。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）降压变压器的原、副线圈电压分别为得 由 得 （2）升压变压器原、副线圈电压为 由 得 17. 如图，竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ，有一垂直穿过导轨平面的匀强磁场，导轨上端M与P间有一阻值R＝0.40Ω的电阻，质量为0.01kg、电阻为r＝0.30Ω的金属棒ab紧贴导轨自由下滑，其下滑距离与时间的关系如下表，导轨电阻不计。（g＝10m/s2） 时间t（s） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 下滑距离s（m） 0 01 0.3 0.7 1.4 2.1 2.8 3.5 （1）当t＝0.6s时，重力对金属棒做功的功率； （2）金属棒在0.6s内，电阻R上产生的热量； （3）从开始运动到0.5s的时间内，通过金属棒的电荷量。 【答案】(1)0.7W；(2)0.02J；(3)0.3C 【解析】 【分析】 【详解】(1)由图表可知，t=0.3s后金属棒开始匀速下滑，速度为 重力的功率为 (2)金属棒在0.6s内，下降高度h=2.8m，据能量守恒可得 可得整个电路产生的热量Q=0.035J，则电阻R上产生的热量为 (3)下降过程产生的平均感应电动势为 感应电流为 通过金属棒的电荷量 联立可得，从开始运动到0.5s的时间内，金属棒下降，故通过金属棒的电荷量为 当金属棒匀速运动时，由平衡条件可得 联立代入数据可解得q=0.3C。 18. 汽车的减震器可以有效抑制车辆振动。某同学设计了一个利用电磁阻尼的减震器，在振子速度较大时用安培力减震，速度较小时用弹簧减震，其简化的原理如图所示。匀强磁场宽度为，磁感应强度，方向垂直于水平面。一轻弹簧处于水平原长状态垂直于磁场边界放置，右端固定，左端恰与磁场右边界平齐，劲度系数为。一宽为L，足够长的单匝矩形硬金属线框固定在一小车上（图中未画出小车），右端与小车右端平齐，二者的总质量为，线框电阻为。使小车带着线框以的速度沿光滑水平面，垂直磁场边界正对弹簧向右运动，边向右穿过磁场区域后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内。 （1）求线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小； （2）求小车向右运动过程中线框中产生的焦耳热和弹簧的最大压缩量； （3）通过增加线框匝数（质量的增加量忽略不计）可以增大安培力作用。若匝数增为，小车的初速度增为，小车最终能停下来并保持静止吗？若能，求停下来并保持静止的位置；若不能，求小车最终的速度大小。 【答案】（1）4m/s2；（2）0.48J；0.05m；（3）最终能停下来，停下来并保持静止的位置在距离磁场左边界0.05m的位置； 【解析】 【详解】（1）线框刚进入磁场左边界时 解得小车的加速度大小 a=4m/s2 （2）设线圈的ab边穿过磁场时的速度为v，则由动量定理 解得 v=0.2m/s 则产生的焦耳热 线圈ab边出离磁场后压缩弹簧，则 可得 x=0.05m （3）假设线圈ab边能穿过磁场，则由动量定理 解得 压缩弹簧后返回磁场的速度仍为2m/s，设ab边能进入磁场的距离为s，则由动量定理 解得 s=0.05m 即线框最终停止，停止时ab边距离磁场右边界0.05m。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$